Отрицательно заряженные ионы это: Ионы: анионы, катионы | Химия
Отрицательно заряженный ион — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Отрицательно заряженный ион
Cтраница 1
Отрицательно заряженные ионы образуются у таких атомов и молекул, которые характеризуются положительным значением электронного сродства. Отрицательные ионы образуются из молекул и атомов водорода, кислорода, хлора, углерода, но не образуются из атомов благородных газов, имеющих отрицательное электронное сродство. [1]
Отрицательно заряженные ионы образуются за счет тэго, что атомам, внешний уровень которых состоит из пяти, шести и семи электронов ( неметаллы), легче присоединить еще несколько электронов до восьми на внешнем уровне, чем отдать их. [2]
Отрицательно заряженные ионы образуются за счет того, что атомам, внешний уровень которых состоит из пяти, шести и семи электронов ( неметаллы), легче присоединить еще несколько электронов до восьми на внешнем уровне, чем отдать их.
Отрицательно заряженные ионы являются сильными восстановителями, так как они могут при соответствующих условиях отдавать не только слабо удерживаемые избыточные электроны, но и электроны со своего внешнего уровня. [4]
Отрицательно заряженные ионы и электроны устремляются к аноду, а положительные ионы — к катоду. Ударяясь соответственно об анод нлп о катод, ионы и электроны теряют свою энергию, которая превращается в тепло и поддерживает высокую температуру анода и катода. Ослепительно яркое пламя, которым сопровождается горение сварочной дуги, образуется парами и газами, которые химически взаимодействуют с окружающей дугу атмосферой. [5]
Отрицательно заряженные ионы
, например 1 -, СНзСОО -, стремятся отдать электроны или взаимодействовать с такими частями молекул, которые несут положительный заряд, поэтому они называются электронодонорными или нуклеофильными.
Большинство органических реакций протекает по гетеролитическому механизму.
[6]Отрицательно заряженные ионы, подойдя к аноду, отдают ему свои электроны и также разряжаются. Таким образом, сущность электролиза заключается в том, что на катоде происходит процесс восстановления, а на аноде — процесс окисления. [8]
Отрицательно заряженные ионы, остающиеся при диссоциации на поверхности частицы, образуют по схеме Гельмгольца внутреннюю обкладку двойного электрического слоя. Отдиссоциированные ионы, несущие положительный заряд ( так называемые компенсирующие ионы), составляют внешнюю обкладку этого слоя. Компенсирующие ионы притягиваются электрическими силами к отрицательно заряженной внутренней обкладке двойного слоя. В то же время они стремятся равномерно распределиться во всем объеме системы под влиянием теплового движения.
Отрицательно заряженные ионы могут весьма ощутимо влиять на состояние твердой фазы не только в период формирования коагуляционной структуры, но ив более поздние сроки ее упрочнения. Образовавшиеся в результате растворения нейтроны и свободные электроны могут вовлекаться ( в результате диффузионных процессов) в группы молекул и коллоидов минералов и их антиподов. Их роль в формировании кристаллической решетки м-ало изучена и требует дальнейших исследований. В процессе растворения высвобождаемые электроны и ионы ( в силу их полярных свойств и запаса энергии) стремятся к перегруппировке. Однако неупорядоченность системы мешает этому. На пути движения ионов возникает своеобразное сопротивление среды, препятствующее их переносу по своим орбитам. В связи с этим образующиеся элементарные частицы замораживаются и теряют свою активность. [10]
Отрицательно заряженные ионы образуются у таких атомов и молекул, которые характеризуются положительным значением электронного сродства.
Отрицательные ионы образуются из молекул и атомов водорода, кислорода, хлора, углерода, но не образуются из атомов благородных газов, имеющих отрицательное электронное сродство.
[11]
Отрицательно заряженные ионы образуются во время химической реакции из атомов с малыми радиусами, обладающих максимальным сродством к электрону и электроотрицательностью. К таким атомам относятся галогены F, C1, Вг и I. У атомов этих элементов незавершенный энергетический уровень содержит по семь электронов. Принимая электрон, галоген завершает энергетический уровень, увеличивает свой радиус по сравнению с атомом, образует более мощное отрицательное заряженное электромагнитное поле. [12]
Отрицательно заряженный ион, образовавшийся. [14]
Отрицательно заряженный ион, например ион С1 -, наоборот, имеет электронов больше, чем атом хлора.
Величина заряда иона соответствует числу избыточных или недостающих электронов. Свойства электронейтральных частиц — атомов и заряженных частиц — ионов существенно различны.
[15]
Из грязной воды селективно извлекли ртуть
Uliana et al. / Science, 2021
Американские
материаловеды получили
новые мембраны, которые могут не только
очистить и
опреснить
воду, но и селективно извлечь более 99
процентов ртути, меди, железа и борной
кислоты.
С проблемами недостатка чистой пресной воды уже сегодня сталкиваются два из трех жителей нашей планеты, а в будущем в связи с потеплением климата дефицит питьевой воды скорее всего усилится. Известно множество способов очистки и опреснения воды, но у них есть общий недостаток – большой расход энергии и высокая цена. Поэтому ученые продолжают искать новые более дешевые и простые методы получения чистой воды.
Один
из таких методов – электродиализ
с использованием ион-обменных
мембран. Такие
мембраны являются полупроницаемыми –
пропускают только ионы
с определенным зарядом (или положительным
или отрицательным) и остаются непроницаемыми
для ионов с противоположным зарядом и
нейтральных частиц.
Решение этой проблемы отыскали американские материаловеды под руководством Джеффри Лонга (Jeffrey R. Long) из Калифорнийского университета в Беркли. Они модифицировали ион-обменные мембраны с помощью наночастиц пористых ароматических каркасных структур (PAF) и сумели не только очистить воду, но и селективно извлечь из нее растворенные ионы металлов.
Частицы
PAF
представляют
собой сеть тетраэдров, ребра которых
состоят из ароматических углеводородных
фрагментов, модифицированных
функциональными группами.
Варьируя тип групп и
длину ребер тетраэдра,
можно получать наночастицы,
которые улавливают положительно
заряженные ионы (катионы)
или отрицательно
заряженные ионы
(анионы)
разных
размеров.
Затем
авторы провели
пилотный эксперимент по извлечению
ионов ртути
из
воды.
Для
этого они приготовили
образцы
грунтовой,
сточной
и солоноватой (этим термином обозначают смесь морской и
пресной воды), в которые добавили по
пять миллионных долей солей ртути.
Мембрану
с
добавками PAF-SH,
которые
селективно адсорбируют ртуть, разместили
в емкости
для электродиализа ближе к катоду —
отрицательно заряженному электроду.
После
замыкания цепи все
катионы
металлов начали
двигаться
к катоду,
при
этом катионы
ртути адсорбировались
на
мембране,
а остальные катионы
проходили
сквозь
мембрану и
скапливались
в прикатодном
отсеке.
Используя
другие модификации
PAF
авторы
также
сумели извлечь из воды 99,9 процента катионов железа, 99,9 процента катионов
меди и 99,5
процента анионов
борной кислоты.
В
дальнейшем,
используя
другие функциональные группы и варьируя
размер пор, они
планируют извлечь из
воды золото, уран и другие опасные
или ценные
металлы.
Можно
поместить
в
одну
емкость
для электродиализа
две мембраны – для извлечения катионов
и анионов –
и извлекать, например, ртуть и борную
кислоту одновременно.
Поскольку наночастицы PAF хорошо комбинируются с известными ион-проницаемыми мембранами, новую технологию можно будет применять на уже существующих системах для очистки воды.
Прообразами пористых мембранных фильтров люди начали пользоваться более двух тысяч лет назад. Например, в конце прошлого года американские археологи выяснили, что древние индейцы Майя очищали воду с помощью цеолитов – пористых алюмосиликатных минералов периодически расположенными каналами размером около десяти ангстремов. Как предполагают авторы статьи, сначала индейцы брали воду из природного источника, богатого цеолитами, а затем догадались сделать такой фильтр самостоятельно.
А о современных способах очистки воды можно почитать в нашем материале «Фильтруй с умом».
Наталия Самойлова
советы и рекомендации по выбору
Чистый и свежий воздух — залог здоровья и хорошего самочувствия.
Увы, в городах за возможность дышать полной грудью приходится бороться с помощью климатической техники. Один из ее видов — ионизаторы, о которых и пойдет речь.
Что такое ионизация?
Ионизация — это процесс насыщения воздуха ионами кислорода. В природе воздух ионизируется, в основном, благодаря грозовым разрядам: он становится более свежим и приятным для дыхания. Вы наверняка замечали это во время прогулок после грозы. Такой воздух положительно влияет на самочувствие человека.
В квартире количество заряженных ионов кислорода (аэроионов) примерно в 18 раз меньше (в разном климате процент содержания разный), чем в природе. Поэтому для получения нужного эффекта стоит воспользоваться ионизатором воздуха.
Понять, насколько «ионизирован» воздух в помещении, можно по следующим гигиеническим показателям:
- Коэффициент засоренности.
- Количество и масса противоположно заряженных частиц.
- Коэффициент униполярности.
В воздухе имеются легкие и тяжелые ионы. Соотношение тяжелых к легким и есть коэффициент загрязненности. Нормальным для человека считается соотношение 50:1. Если тяжелых ионов будет становиться больше, то это означает, что воздух загрязняется и коэффициент растет. Контролировать коэффициент засоренности позволяют ионизаторы воздуха для дома.
Польза ионизации воздуха
В идеале в воздухе должны присутствовать как положительно, так и отрицательно заряженные ионы. Но с положительными все проще: их генерирует при работе наша бытовая техника. Баланс нарушается, и это может сказаться на самочувствии жителей квартиры. В этом случае ионизатор спасает ситуацию: он добавляет в воздух отрицательно заряженные ионы. И пропорции вновь становятся близки к идеальным.
Поэтому, если при нахождении в доме у вас постоянно плохое настроение и чувство усталости, возможно, нужен ионизатор воздуха для квартиры. Хотя медицина до сих пор не пришла к однозначному мнению о влиянии ионизации на организм человека, чаще всего пользователи отмечают положительный эффект.
Те, кто являются приверженцами использования таких приборов, уверены, что ионизированный воздух способен стимулировать активную работу эритроцитов. После установки ионизатора практикой подтверждены такие изменения.
- Улучшение качества сна.
- Повышение показателей работоспособности.
- Улучшение общего самочувствия.
- Повышение иммунитета.
- Улучшение психоэмоционального состояния.
- Улучшение обменных процессов в организме, что приводит к облегчению симптомов различных заболеваний.
- Снижение негативного воздействия, исходящее от электрических приборов.
- Улучшение качества кожи, включая исчезновение угревой сыпи.
Самое приятное, что для работы ионизатора не нужны никакие расходные элементы, в отличие от очистителей воздуха и других устройств. .
Недостатки применения прибора
У таких устройств есть и минусы, о которых следует знать тем, кто заботится о своем здоровье:
- Заряд передается не только воздуху, но и другим частицам, включая пыль и бактерии. Из-за этого притяжение пыли к разным поверхностям увеличивается. На мебели налет из пыли появляется чаще, чем до покупки ионизатора, а значит, влажную уборку нужно проводить раз в несколько дней. Иначе все эти пылевые массы будут подниматься в воздух, которым вы дышите. Когда заряженная пыль попадает в легкие, то это может не только вызывать чихание и кашель, но также стать причиной развития серьезных заболеваний. В некоторых странах мира, где нет свободного доступа к воде, запрещена продажа ионизаторов. Если у вас есть возможность регулярно убирать всю площадь помещения, то ионизатор будет безопасным.
- Появление озона в воздухе. Часто процесс ионизации способствует образованию озона в воздухе. Если в комнате присутствует аромат свежести, как после грозы, то это говорит о наличии озона. Комнату нужно проветрить. Приятный запах обманчив, так как вещество является сильным окислителем.
Из-за этого притяжение пыли к разным поверхностям увеличивается. На мебели налет из пыли появляется чаще, чем до покупки ионизатора, а значит, влажную уборку нужно проводить раз в несколько дней. Иначе все эти пылевые массы будут подниматься в воздух, которым вы дышите. Когда заряженная пыль попадает в легкие, то это может не только вызывать чихание и кашель, но также стать причиной развития серьезных заболеваний. В некоторых странах мира, где нет свободного доступа к воде, запрещена продажа ионизаторов. Если у вас есть возможность регулярно убирать всю площадь помещения, то ионизатор будет безопасным. Есть также противопоказания к использованию ионизаторов. При ряде заболеваний использовать такие приборы не рекомендуется.
Среди них:
- онкологические заболевания,
- бронхиальная астма в стадии обострения,
- простуда с повышенной температурой,
- нарушения кровообращения головного мозга.
Как работает ионизатор воздуха?
Существует два вида ионизаторов воздуха, принцип работы которых существенно отличается друг от друга:
- Униполярный.
- Биполярный.
Принцип работы униполярного (монополярного) ионизатора таков: к свободным отрицательно заряженным электронам присоединяются частицы кислорода. В результате образуется ион кислорода с отрицательным зарядом. При этом увеличивается биологическая активность воздуха, находящегося в помещении. На иллюстрации ниже вы можете видеть работу такого прибора.
При столкновении положительных и отрицательных зарядов в воздухе возникает электрический разряд (не ощутимый для человека), в результате чего образуется озон. Он имеет антибактериальные свойства, но дышать им не рекомендуется.
Именно из-за этого процесса такие униполярные устройства чаще всего называются озонаторами – ионизаторами. Например, вот такой озонатор-ионизатор Milldom M600 может обслуживать помещение до 110 м2.
Тем не менее, озонирование тоже полезно. Просто его нельзя проводит непосредственно при нахождении людей в помещении — лучше на время покинуть комнату, а потом вернуться и проветрить ее.
Биполярный ионизатор одновременно вырабатывает и положительно, и отрицательно заряженные частицы, подает их порциями в воздух. Производители утверждают, что при таком процессе не вырабатывается озон, а, значит, биполярный прибор лишен такого недостатка. В целом при одинаковой площади обслуживания биполярное устройство будет стоит несколько дороже униполярного. Неплохие «биполярки» выпускают отечественные производители — например, НПФ Янтарь-5А, хотя и выглядит неказисто, способен работать в трех режимах, имеет пульт ДУ и обслуживает до 25 м2 площади.
Так как выбрать хороший ионизатор воздуха? Мы подобрали несколько моделей с определенными преимуществами — думаем, каждый найдет здесь оптимальный вариант.
Рейтинг лучших ионизаторов воздуха
БИОС Ион-Эффект
Это небольшой бюджетный ионизатор для наполнения воздуха отрицательно заряженными частицами. Униполярная модель может обслужить до 25 м2 площади помещения. 5-ваттный прибор весит всего 200 грамм, поэтому его легко переносить из помещения в помещение.
Распространение ионов происходит в пассивном режиме, то есть вентилятора здесь нет. Возможно, поэтому концентрация аэроионов здесь относительно небольшая – около 50 000 на 1 м3 воздуха (у более дорогих моделей до 200 000 на 1 м3 воздуха). Устройство отлично подойдет тем, кто покупает свой первый ионизатор и еще не понимает, будет ли пользоваться им долго.
Boneco P50
Небольшой униполярный ионизатор-озонатор воздуха подойдет для обслуживания помещений площадью до 10 м2.
Некоторыми из его преимуществ являются компактные размеры и малый вес, благодаря чему его можно брать даже в поездку. При этом он может работать как от сети 220 В, так и от обычного Power Bank через разъем USB.
Мощность устройства составляет всего 1 Вт, поэтому расход электроэнергии будет минимальным. В комплекте есть ароматическая капсула, с помощью которой можно насытить воздух не только ионами, но и приятным запахом. Предусмотрен даже фильтр — правда, толку от него немного.
AIC XJ-2100
Эту модель можно назвать многофункциональным устройством, так как она совмещает в себе одновременно три прибора: ионизатор, озонатор и ультрафиолетовую лампу. Очистить воздух и насытить его отрицательными ионами устройство может на площади до 25 м2.
Фишкой XJ-2100 можно назвать ультрафиолетовую лампу, которая помогает обеззараживать воздух в помещении. Причем делать это можно и в присутствии людей. В одной из статей мы подробно писали о пользе ультрафиолетовой лампы.
Мощность прибора составляет 8 Вт. Он также оснащен вентилятором, который разгоняет воздух по помещению. В целом это неплохое устройство за свои деньги.
НПФ Янтарь-5Е
Это устройство биполярного типа, способно насытить ионами до 200 000 ед/м3 воздуха. Это максимальная концентрация, но ее можно регулировать. Кстати, управление осуществляется пультом ДУ. Здесь использован принудительный способ распространение заряженных частиц, поэтому воздух будет разгоняться по помещению с помощью вентилятора.
Янтарь-5Е может обслужить помещение площадью 45 м2 с потолками 2,5 м высотой (до 100 м3 воздуха). Его корпус изготовлен из дерева, а «внутрянка» из металла. Он отлично впишется практически в любой интерьер. Мощность прибора составляет 8 Вт, работает он от обычной розетки.
MILLDOM M900 Premium
Профессиональный прибор для очистки воздуха от пыли и бактерий, а также для насыщения воздуха ионами. Он способен обслужить помещение площадью до 160 м2 — в небольшую квартиру покупать такой, конечно, не стоит, а вот для ионизации частного дома это как раз то, что нужно.
Здесь установлен современный дисплей с сенсорным управлением. На нем отображается уровень обогащения воздуха ионами. Модель оснащена таймером, поэтому запуск функции озонирования или ионизации можно программировать.
Дополнительно в комплекте идет трубка для озонирования воды. Устройство униполярного типа, поэтому заряжает воздух отрицательными ионами. Производитель дает на него гарантию в 3 года.
Читайте также:
Задавали ли вы себе вопрос: почему лесные прогулки успокаивают и помогают расслабиться и почему так легко дышится после дождя? Ответ прост — это отрицательные ионы, те «витамины», без которых воздух мертв. Отрицательные ионы образуются естественным путем в природной среде благодаря энергии таких природных явлений, как водопад, прибой, молния. После ливня с громом и молнией, мы чувствуем, что воздух стал чище и свежее. Отрицательные ионы- это отрицательно заряженные частицы, которые образуются в результате воздействия достаточного количества энергии на молекулу кислорода или воды, так что потом от неё отделяется электрон. Этот свободный электрон затем присоединяется к ближайшей молекуле, в результате чего образуется отрицательный ион. Молекула, от которой отделился электрон, называется положительным ионом. Каждая местность на нашей планете имеет свой специфический ионный климат, который изменяется под влиянием, как атмосферных явлений, так и деятельности человека. Давайте сравним уровень насыщения воздуха отрицательными ионами в разной среде. Основание водопада 3000 ионов на 1 см3 Отрицательные ионы образуются энергией, высвобождающейся при разбрызгивании воды. Положительный заряд остается объединенный с большой каплей, а отрицательный — с мелкими частицами. Поэтому у водопадов или на берегу моря, где волны разбиваются о скалы или волнорезы, образуется много отрицательных ионов. Подобным «освежающим» действием обладают и фонтаны.Горы — 2000 ионов на 1 см3 В горных районах, где много солнца, ионизация усилена за счет более сильного потока ультрафиолетовых лучей, не ослабленных атмосферой.Деревня — 1500 ионов на 1 см3 В сельской местности отсутствуют разнообразные промышленные предприятия, электрические поля сетей высокого напряжения, выбросы в атмосферу промышленных токсичных субстанций и т.д., поэтому воздух чище.Офис — 150 ионов на 1 см3 Условия, созданные человеком для своего труда и отдыха, далеки от здравого ионного климата. Люди становятся жертвами «отравления» позитивными ионами: жители крупных городов не задумываются о своих будущих болезнях. Ситуация еще более ухудшается в помещениях с центральным отоплением, накоплением электроприборов и бытовой техники, разрушающих ионное равновесие.Наши квартиры — 100 ионов на 1 см3 Электромагнитные поля найдены во всех электроприборах, которые мы используем каждый день, и они выделяют разрушительные положительные ионы. Если вы смотрите телевизор, используете сотовый телефон или подогреваете вашу еду в микроволновой печке, то вы подвергаетесь действию положительных ионов и испытываете все симптомы их сверх излучения. Они включают:
Автомобиль — 50 ионов на 1 см3 Воздух внутри автомобиля, перемещаясь и электризуясь, теряет почти все отрицательные ионы и набирает вредный избыток положительных. Угарный газ также уменьшает количество аэроионов.Положительные ионы потеряли электрон, и не смотря на свое назвение, вредны для здоровья и разрушительны. Они находятся в загрязненных местах, где есть выхлопные газы, пыль, сажа и так далее. Электромагнитные поля также испускают большое количестве позитивных ионов. В противоположность им, отрицательные ионы приобретают электрон и позитивно влияют на настроение, уровень энергии и общее состояние здоровья. Достаточно в течении нескольких минут побыть в отрицательно ионизированном воздухе, как электрический потенциал всех клеток организма начинает возрастать и потом долго держится на достигнутом уровне. Как показывают научные исследования, воздействие отрицательными ионами оказывает нормализующее действие на дыхательный обмен и артериальное давление, способствует нормализации состояния слизистой оболочки и предотвращению язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, активизирует иммунную систему, двигательную активность, оказывает выраженное противострессовое, антимикробное и антивирусное действие. Воздух, насыщенный отрицательными ионами, обеспечивает профилактику и лечение таких заболеваний, как бронхиальная астма, туберкулез, гипертония, так как аэроионы склеивают микрочастицы пыли, и в помещении пыль пропадает.Он дает положительные результаты при лечении бронхита, ОРЗ, пневмонии, силикоза, носовых кровотечений, детских болезней, многих глазных и женских заболеваний. В ионизированном воздухе снижается утомляемость при работе за мониторами компьютеров и повышается иммунитет организма. Он способствует активизации клеточного фермента — супероксидимутазы, который участвует в работе иммунной системы, защищая человека от стрессов и бессонницы, продлевает жизнь и дарует отличное самочувствие.
|
Это происходит потому, что газовые молекулы воздуха под воздействием молнии освобождают значительное количество отрицательно заряженных ионов (анионов). Ждать ли нам бунта роботов и почему младенцев нужно обнимать как можно чаще?
В подборке самых интересных научных новостей недели:
Что такое отрицательно заряженные ионы и действительно ли они полезны
Автор фото, iStock
Многие из нас дарили или принимали в подарок удивительные каменные лампы, сделанные из розовой гималайской соли. Обычно их дарят со словами о том, что те выделяют отрицательные ионы, которые якобы улучшают настроение, повышают уровень серотонина и даже снимают симптомы депрессии.
Насколько научно обоснованными являются эти утверждения? Оказывается, не всё так просто. Существует масса научных работ (некоторые из них написаны еще 100 лет назад), которые подтверждают положительное воздействие негативно заряженных частиц на физическое и психическое состояние человека.
Откуда берутся отрицательные ионы в воздухе? Некоторые из них возникают в результате ионизации верхних слоев атмосферы под воздействием космического излучения. Другие возникают в результате сильных электрических разрядов — молний и гроз. Возможно, именно поэтому воздух после грозы кажется нам таким свежим.
Проведенные эксперименты на людях, страдающих от сезонных аффективных расстройств, показали, что воздействие высоких концентраций негативных ионов улучшают их состояние и приводят к ослаблению депрессивных симптомов.
Однако эксперименты эти в свое время критиковали за ошибки в методологии. Да и полученные данные не свидетельствовали о ярко выраженном эффекте.
Связь ламп из розовой соли с отрицательными ионами тоже весьма сомнительна. Теоретически молекулы водяного пара из воздуха должны оседать на поверхность лампы и высвобождать отрицательные ионы хлора из кристаллических решеток. Но — с точки зрения физики — этот процесс требует куда большей энергии, чем способна выделять соляная лампа.
Проведенные учеными Калифорнийского технологического университета эксперименты не смогли зафиксировать никакого выделения отрицательных ионов с поверхности кристаллов соли при комнатной температуре.
Так что, наверное, лучше не полагаться на загадочное излучение ионизирующей лампы из гималайской соли, а просто больше гулять на свежем воздухе, особенно после дождя.
Поднявшийся из пучин океана остров быстро освоен жизнью
Автор фото, Getty Images
Четыре года назад этого клочка земли в архипелаге Тонга в Тихом океана просто не существовало: остров образовался в результате извержения подводного вулкана. Местные жители дали ему название Хунга-Тонга.
Этот остров представляет собой довольно редкое явление — за последние 150 лет это всего третий случай образования новой земли в результате вулканической деятельности. Его изучение особенно ценно для биологов, геологов и вулканологов, потому что оно дает неоценимые данные об эволюции Земли и других космических тел. Например, нечто подобное могло происходить на поверхности Марса в ранние периоды истории этой планеты.
Большая часть этих исследований до последнего времени проводилась дистанционно, путем аэрофотосъемки. Однако недавно на острове высадилась группа ученых, в составе которой был сотрудник центра космических полетов НАСА Дэн Слэйбэк.
Автор фото, iStock
«Большая часть острова сложена из черной гальки — вулканических пород, обкатанных волнами. На острове происходят очень интересные геологические и биологические процессы. Например, источники воды, которых тут немало, выносят на поверхность глину. Мне до сих пор не очень ясно, откуда она берется, ведь это не вулканический пепел», — рассказывает он в блоге сайта Earth Expeditions.
Но самым большим удивлением для членов экспедиции стали темпы, с которыми органическая жизнь осваивает новые территории. На галечных пляжах и глинистых отложениях растут цветы, семена которых явно занесло туда ветром. На прибрежных утесах разместились сотни морских птиц из вида темная крачка, появились и хищные птицы — совы.
Но этот остров может просуществовать недолго. Он быстро размывается морскими течениями и дождями, и поэтому никто не знает, какова будет судьба Хонга-Тонга. Что, впрочем, лишь повышает его ценность как уникального полигона для наблюдений и исследований. В ближайшие месяцы туда будут прибывать новые экспедиции студентов-биологов из США и Австралии.
Бунт искусственного интеллекта вполне реален
Автор фото, Science Photo Library
Уже сейчас искусственный интеллект (ИИ) способен на многое — он играет в шахматы, управляет автомобилями и диагностирует заболевания. Всем известно о программе Google DeepMind, которая легко обыгрывает человека в го, об экспериментах компании Tesla с беспилотными автомобилями, о суперкомпьютере IBM под названием Watson.
Эти системы относятся к классу ограниченного искусственного интеллекта, который призван решать специальные задачи. Они довольно быстро совершенствуются и используются всё шире. Хотя их внедрение сталкивается с проблемами — например, беспилотные автомобили появятся на дорогах не так скоро, как мы думали еще недавно.
На подходе — системы ИИ общего типа, которые будут способны учиться, решать задачи, модифицировать свое поведение и саморазвиваться. Они смогут выполнять даже те задачи, которые выходят за рамки задуманного их проектировщиками.
Самое главное, что темп их развития может постоянно ускоряться — и в какой-то момент они могут стать умнее человека, породив супер-ИИ.
Пока что подобные системы ИИ не существуют в полном функциональном виде. Однако их компоненты постоянно разрабатываются и, по прогнозам, они начнут появляться уже в начале 2030-х гг.
Мало кто сомневается в том, что они будут созданы. Задачи, которые будут перед ними поставлены, также очевидны — лечение рака и дегенеративных заболеваний, борьба с изменениями климата, повышение эффективности сельского хозяйства, начало новой научно-технической революции.
Вопрос в том, сможет ли человечество контролировать эти машины. Главная опасность состоит в том, считает профессор MIT Макс Тегмарк, что такие системы смогут без вмешательства человека определять наиболее эффективные пути решения задач и даже создавать свои собственные цели, не учитывая при этом этических принципов, на которых построена человеческая цивилизация.
Примеры такого развития событий:
- Система ИИ общего типа, перед которой поставлена задача предотвращения эпидемии ВИЧ, может решить убить всех носителей вируса;
- Военный дрон, оснащенный такой системой ИИ, может прийти к выводу, что для надежной нейтрализации выбранной цели необходимо уничтожить всю деревню, где эта цель расположена;
- Система ИИ, которой поручено найти способ решения проблемы изменения климата на Земле, может прийти к выводу, что единственным выходом является полное уничтожение человечества.
Многие катастрофические сценарии развития систем супер-ИИ приводят к исчезновению человека как вида. Кроме того, социологи опасаются и другого рода кризисов — например, вытеснение человека из сферы активного физического труда, дестабилизация государственных структур, введение мер по всеобщему наблюдению и контролю.
Уже сейчас перед разработчиками новых систем ИИ стоит неотложная задача создания новых методов контроля, которые смогут обеспечить безопасность таких систем в долгосрочном плане.
Носите младенцев на руках — это поможет им выжить
Автор фото, iStock
Появились новые данные о том, что у младенцев, которых чаще обнимают и ласкают на ранних этапах жизни, меняется структура ДНК на молекулярном уровне.
Группа исследователей из университета Британской Колумбии в Канаде подчеркивает, что речь идет о предварительных результатах и что пока неясно, что именно вызывает молекулярные изменения в генных структурах.
Однако эти данные проливают свет на то, как на особенности развития младенцев реагирует эпигеном — множество молекулярных меток, регулирующих активность генов, но не изменяющих первичную структуру ДНК.
В ходе исследования родителей 94 детей просили вести дневниковые записи о физических контактах с младенцами, начиная с пяти недель, а также фиксировать поведение детей — как они спят, как часто плачут и так далее.
Через четыре с половиной года у этих детей были взяты анализы с целью определения особого типа биохимических изменений — модификаций молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности.
Исследователи обнаружили различия в масштабах изменений между младенцами, которые испытали большую степень физического контакта с родителями, и младенцами, у которых уровень контактов был понижен. Изменения были зафиксированы в пяти конкретных участках ДНК, два из которых входили в состав генов: один из них относился к иммунной системе, другой — к системе обмена веществ.
Кроме того, у тех младенцев, которые не имели тесных контактов с родителями и пережили стрессы в раннем возрасте, был существенно ниже маркер эпигенетического возраста, отмечающий биологическое старение клеток крови и тканей — то есть они быстрее старели.
«Мы полагаем, что более медленно эпигенетическое созревание может отражать менее благоприятные условия развития», — говорит участник исследования Майкл Кобор.
«В дальнейшем мы планируем исследовать, имеет ли эта «биологическая недозрелость», которую мы наблюдали у таких детей, более широкие последствия для их развития, особенно психологического», — замает Сара Мур, также принимавшая участие в исследовании.
Мы все знаем на интуитивном, что физический контакт между родителями и младенцем — вещь хорошая. Но впервые появились объективные данные о том, что за этим имеется биохимическое основание.
Ионизация воздуха | Teplo-Nova
Ионизация воздуха
Другое интересное свойство инфракрасной отопительной системы «Heat Plus» — повышение концентрации в помещении отрицательно заряженных ионов. В городском воздухе, работающая инфракрасная пленка «Heat Plus» повысит содержание отрицательно заряженных ионов в 4 раза. Аналоги — многочисленные генераторы аэроинов от «люстр Чижевского» до современных сложных систем.
Анионное излучение (ионизация воздуха).
Анион (от греч. ana — вверх и ion — идущий), отрицательно заряженный ион в электрическом поле движется к положительному электроду - аноду.
Анионы оказывают благоприятное воздействие на человеческий организм (ионизация воздуха). Анионы, соединяясь с кислородом воздуха, образуют ионизированный кислород, способный улучшить иммунные качества человеческого организма и предотвратить многие заболевания. Анионы очищают, стерилизуют воздух и придают ему антисептические качества. Функция генерации анионов (ионизации) автоматически включается при включении обогревателя.
Ионизация воздуха (приобретение воздухом электрических зарядов — аэроионов) — естественный процесс, происходящий в природе под действием различных природных факторов.
Лечебный эффект ионизации воздуха
Ионизация воздуха необходима для создания в помещениях оптимальной концентрации отрицательно заряженных ионов, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма. Лишенный ионов воздух — «мертвый», ухудшает здоровье и ведет к заболеваниям. Мы тяжело переносим скученность, места, где скапливается много народа. Человек выделяет с дыханием положительные ионы. Работающие электронагревательные приборы, экраны дисплеев и телевизоров так же вырабатывают положительные ионы. Это подтверждается многочисленными опытами А. Л. Чижевского и других ученых. А. Л. Чижевский доказал, что отрицательные ионы воздуха биологически благотворны, а положительные ионы оказывают вредное воздействие на организм.
Примеры природной ионизации воздуха: Для сравнения — естественная концентрация отрицательных ионов на открытом воздухе 1000.. 10000 ионов/куб.см, а в помещении падает до 40.. 100 ионов/куб.см.
Морской прибой. При разбрызгивании жидкости мелкие капельки ее заряжаются отрицательно и при испарении отдают свой заряд воздуху, происходит насыщение его отрицательными ионами.
В горах так же дышится легко. Там усилена ионизация за счет более сильного потока ультрафиолетовых лучей, неослабленных атмосферой. Во время грозы так же происходит ионизация за счет электрических разрядов.
Ионизация воздуха уменьшает токсичность воздуха и очищает его от пыли, микробов. Взвешенные частицы загрязнений и пыли электризуются и оседают на потолок, стены, пол. Воздух очищается.
В настоящее время народная корейская медицина, кожные отделения, ортопедия и т.п. используют недавно разработанные аппараты с применением инфракрасного излучения.
Что такое отрицательно заряженные ионы?
В атмосфере находится большое количество микроскопических частиц воздуха (ионов) со слабым электрическим зарядом. Положительно заряженные ионы(катионы) движутся к отрицательному полюсу, а отрицательно заряженные, движущиеся к положительному полюсу называются анионами.
Они образуются под воздействием большого количества энергии на атом или молекулу.
Общие свойства:
Доказано, что зависимость концентрации в атмосфере отрицательно заряженных (-) ионов оказывает положительное воздействие при лечении. Содержание более 1000 анионов на 1м3 повышает активность (?)-излучения головного мозга, устраняет последствия напряженности и беспокойства, проявляющиеся в астматических симптомах и мигренях, подавляет выработку гистамина, вызывающего заболевания органов дыхания, повышает ионизацию минеральных компонентов крови, способствует релаксации, подщелачиванию кровеносной среды организма, укрепляет функции респираторной имунной системы.
Отдельные свойства:
Релаксация
Благодаря высокой концентрации отрицательных ионов в сосновом лесу, вблизи водопадов или фонтанов мы чувствуем себя особенно хорошо, можем по-настоящему расслабиться и ощутить прилив бодрости.
Антиоксидантное воздействие на клетки.
Отрицательно заряженные ионы отдают свой электрон активным формам кислорода, что предотвращает окисление клеток и повышенное образование свободных радикалов (реакция восстановления). (Активизирует действие защитных сил организма).
Ощелачивание крови.
Отрицательно заряженные ионы обладают эффектом преобразования состава крови, т.е. преобразуют окисленную кровь в умеренно щелочную. (Активизирует обменные процессы организма на межклеточном уровне, способствует релаксации.)
Укрепление нервной и эндокринной системы.
Способствует улучшению функций вегетативной нервной системы, нормализации функций эндокринной системы, оказывает положительное воздействие на центральную и периферийную нервную систему, повышает кроветворные способности организма. Укрепление иммунитета способствует повышению общего тонуса и сопростивляемости организма различным заболеваниям.
Оказывает положительное воздействие на лимфодренаж, клеточный метаболизм и нервную систему, что нормализирует функционирование всех органов и систем организма, регулирует работу вегетативной нервной системы и эндокринной системы.
Антиоксидантные и антисептические свойства.
Антиоксидантное действие отрицательно заряженных ионов обладает дезодорирующими и антисептическими свойствами, которые активно применяются для сохранения свежести цветов или рыбы. Отрицательно заряженные ионы иногда еще называют витаминами воздуха.
Ученые смогли охладить отрицательно заряженные ионы старым методом
Главная→ Информация для покупателей→ Новости науки→ Ученые смогли охладить отрицательно заряженные ионы старым методом
16 сентября 2019
Недавно ученые-физики сообщили о своём успехе относительно принудительного понижения температуры отрицательно заряженных ионов кислорода. С помощью нестандартных методов охлаждения, о которых говорили ещё тридцать лет назад, им удалось понизить температуру ионов с 13000 до 3800 кельвинов. Такой результат уже называют рекордным.
Для того, чтобы добиться такого результата, ученые пытались применить метод лазерного охлаждения, с помощью которого до этого им удалось выделить бозе-конденсат взаимодействующих фотонов. Однако такой метод совершенно не сработал на поле деятельности отрицательных ионов. Именно поэтому было решено обратиться к проверенному старому методу, предложенному французским ученым физиком Энн Крубилье. Метод состоит в том, чтобы с помощью электрического поля захватить и удерживать горячие анионы с высокой кинетической энергией, которые под воздействием лазера будут терять электроны, тем самым будет снижаться средняя температура ионного облака.
Данный метод применили на анионах кислорода, температура которых изначально составила примерно 13000 кельвинов. Численностью в 20 тысяч единиц они создали определённое облако атомов, по форме напоминающее вытянутую сигару толщиной в 0,5 мм. Используя лазер с зеленым светом, длина волны которого составляла 532 нанометра, ученые смогли ускорить процесс охлаждения облака, и уже через 2 минуты температура снизилась примерно на 4300 кельвинов. Произошло это в связи с происходившим теплообменом остаточного воздуха. В течение следующих нескольких минут при работе лазера на полной мощности температура упала ещё на 4900 кельвинов. По данным измерительных приборов, суммарное падение температуры в конечном итоге составило 9200 кельвинов.
На сегодняшний день такой результат — плод самых первых испытаний. В будущем ученые планируют снизить температуру отрицательных ионов на рекордно низкий уровень — всего лишь до 100 кельвинов. Именно при такой температуре к лазерному охлаждению в условиях электрического поля подключается доплеровское охлаждение, которое теоретически поможет охладить анионы и вовсе до десятой доли микрокельвина. Таким образом, ученые планируют уравнять между собой поведение и свойства отрицательно и положительно заряженных ионов при низких температурах. Благодаря подобным холодным атомным газам появится возможность изготавливать сверхточные квантовые устройства, сверхтекучие твёрдые тела, а также создать так называемый пространственно-временной кристалл, который состоит из холодных атомов натрия.
9.4: Ионная связь — Химия LibreTexts
Ионы — это атомы или молекулы, которые электрически заряжены. Катионы заряжены положительно, а анионы несут отрицательный заряд. Ионы образуются, когда атомы приобретают или теряют электроны. Поскольку электроны заряжены отрицательно, атом, потерявший один или несколько электронов, станет заряженным положительно; атом, который получает один или несколько электронов, становится отрицательно заряженным. Ионная связь — это притяжение между положительно и отрицательно заряженными ионами.Эти противоположно заряженные ионы притягиваются друг к другу, образуя ионные сети (или решеток ). Электростатика объясняет, почему это происходит: противоположные заряды притягиваются, а одинаковые — отталкиваются. Когда многие ионы притягиваются друг к другу, они образуют большие упорядоченные кристаллические решетки, в которых каждый ион окружен ионами противоположного заряда. Обычно, когда металлы реагируют с неметаллами, электроны передаются от металлов к неметаллам. Металлы образуют положительно заряженные ионы, а неметаллы образуют отрицательно заряженные ионы.
Создание ионных связей
Ионные связи образуются при химической реакции металлов и неметаллов. По определению, металл относительно стабилен, если он теряет электроны, образуя полную валентную оболочку, и становится положительно заряженным. Точно так же неметалл становится стабильным, приобретая электроны, чтобы заполнить свою валентную оболочку и стать отрицательно заряженным. Когда металлы и неметаллы реагируют, металлы теряют электроны, передавая их неметаллам, которые их приобретают. Следовательно, образуются ионы, которые мгновенно притягиваются друг к другу — ионная связь.
В общем ионном соединении положительные и отрицательные заряды должны быть сбалансированы, потому что электроны не могут быть созданы или уничтожены, а только перенесены. Таким образом, общее количество электронов, потерянных катионными частицами, должно равняться общему количеству электронов, приобретенных анионными частицами.
Пример \ (\ PageIndex {1} \): хлорид натрия
Например, в реакции Na (натрий) и Cl (хлор) каждый атом Cl отнимает один электрон от атома Na. Следовательно, каждый Na становится катионом Na + , а каждый атом Cl становится анионом Cl — .Из-за их противоположных зарядов они притягиваются друг к другу, образуя ионную решетку. Формула (отношение положительных и отрицательных ионов) в решетке \ (\ ce {NaCl} \).
\ [\ ce {2Na (s) + Cl 2 (g) \ rightarrow 2NaCl (s)} \ nonumber \]
Эти ионы расположены в твердом NaCl в регулярном трехмерном расположении (или решетке):
Решетка NaCl. (слева) трехмерная структура и (справа) простой двухмерный разрез латте. Изображения использованы с разрешения Википедии и Майка Блабера.
Хлор имеет высокое сродство к электронам, а натрий — низкую энергию ионизации. Таким образом, хлор получает электрон от атома натрия. Это может быть представлено с помощью точечных символов ewis (здесь мы будем рассматривать один атом хлора, а не Cl 2 ):
Стрелка указывает перенос электрона от натрия к хлору с образованием иона металла Na + и иона хлорида Cl — . Каждый ион теперь имеет октета электронов в валентной оболочке:
Энергетика образования ионных связей
Ионные связи образуются, когда положительно и отрицательно заряженные ионы удерживаются вместе электростатическими силами.Рассмотрим одну пару ионов, один катион и один анион. Насколько сильной будет сила их притяжения? Согласно закону Кулона , энергия электростатического притяжения (\ (E \)) между двумя заряженными частицами пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна межъядерному расстоянию между частицами (\ (r \)):
\ [E \ propto \ dfrac {Q_ {1} Q_ {2}} {r} \ label {Eq1a} \]
\ [E = k \ dfrac {Q_ {1} Q_ {2}} {r} \ label {Eq1b} \]
, где заряд каждого иона представлен символом Q .Константа пропорциональности k равна 2,31 × 10 −28 Дж · м. Если Q 1 и Q 2 имеют противоположные знаки (например, в NaCl, где Q 1 равно +1 для Na + , а Q 2 равно -1 для Cl — ), тогда E отрицательно, что означает, что энергия выделяется , когда противоположно заряженные ионы сближаются с бесконечного расстояния, чтобы сформировать изолированную ионную пару.
Энергия всегда высвобождается при образовании связи и, соответственно, всегда требуется энергия для разрыва связи.
Как показано зеленой кривой в нижней половине рисунка \ (\ PageIndex {1} \), максимальная энергия будет выделяться, когда ионы бесконечно близки друг к другу, при r = 0. Поскольку ионы занимают пространство и имеют структуру с положительным ядром, окруженным электронами, однако они не могут быть бесконечно близко друг к другу. На очень коротких расстояниях отталкивающие электрон-электронные взаимодействия между электронами на соседних ионах становятся сильнее, чем притягивающие взаимодействия между ионами с противоположными зарядами, как показано красной кривой в верхней половине рисунка \ (\ PageIndex {1} \).Полная энергия системы — это баланс между притягивающим и отталкивающим взаимодействиями. Пурпурная кривая на рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показывает, что полная энергия системы достигает минимума при r 0 , точке, где электростатическое отталкивание и притяжение точно уравновешены. Это расстояние такое же, как экспериментально измеренное связующее расстояние .
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): График потенциальной энергии в зависимости от межъядерного расстояния для взаимодействия между газообразным ионом Na + и газообразным ионом Cl — .{23} \; \ cancel {ion \; пара} / моль \ вправо) = — 589 \; кДж / моль \ label {Eq3} \]Это энергия, выделяющаяся при образовании 1 моль газообразных ионных пар, , а не , когда 1 моль положительных и отрицательных ионов конденсируется с образованием кристаллической решетки. Из-за дальнодействующих взаимодействий в структуре решетки эта энергия не соответствует непосредственно энергии решетки кристаллического твердого тела. Однако большое отрицательное значение указывает на то, что объединение положительных и отрицательных ионов энергетически очень выгодно, независимо от того, образуется ли ионная пара или кристаллическая решетка.
Суммируем важные моменты, касающиеся ионной связи:
- При r 0 ионы более стабильны (имеют более низкую потенциальную энергию), чем они находятся на бесконечном межъядерном расстоянии. Когда противоположно заряженные ионы собираются вместе от r = ∞ до r = r 0 , энергия системы понижается (энергия высвобождается).
- Из-за низкой потенциальной энергии при r 0 системе необходимо добавить энергию для разделения ионов.Необходимое количество энергии — это энергия связи.
- Энергия системы достигает минимума на определенном межъядерном расстоянии (расстояние связи).
Пример \ (\ PageIndex {2} \): LiF
Рассчитайте количество энергии, выделяющейся при образовании 1 моль газообразных ионных пар Li + F — из разделенных ионов. Наблюдаемое межъядерное расстояние в газовой фазе составляет 156 пм.
Дано: катион и анион, количество и межъядерное расстояние
Запрошено: энергия, выделяемая при образовании пар газообразных ионов
Стратегия:
Подставьте соответствующие значения в уравнение \ (\ ref {Eq1b} \), чтобы получить энергию, выделяемую при образовании единственной ионной пары, а затем умножьте это значение на число Авогадро, чтобы получить энергию, выделяемую на моль.{23} \ cancel {\ text {ion pair}} / моль \ right) \\ [4pt] & −891 \; кДж / моль \ end {align *} \]
Поскольку Li + и F — меньше, чем Na + и Cl — (см. Раздел 7.3), межъядерное расстояние в LiF короче, чем в NaCl. Следовательно, в соответствии с уравнением \ (\ ref {Eq1b} \), при образовании 1 моль газообразных ионных пар Li + F — (-891 кДж / моль) выделяется гораздо больше энергии, чем когда 1 моль образуются газообразные ионные пары Na + Cl — (-589 кДж / моль).
Упражнение \ (\ PageIndex {2} \): оксид магния
Рассчитайте количество энергии, выделяющейся при образовании 1 моль газообразных ионных пар \ (\ ce {MgO} \) из разделенных ионов. Межъядерное расстояние в газовой фазе составляет 175 пм.
- Ответ
−3180 кДж / моль = −3,18 × 10 3 кДж / моль
Электронная конфигурация ионов
Как энергия, выделяемая при образовании решетки, сравнивается с энергией, необходимой для отрыва второго электрона от иона Na + ? Поскольку ион Na + имеет электронную конфигурацию благородного газа, удаление следующего электрона из этого стабильного расположения потребует больше энергии, чем выделяется во время образования решетки (натрий I 2 = 4560 кДж / моль).Таким образом, натрий присутствует в ионных соединениях в виде Na + , а не Na 2+ . Точно так же добавление электрона для заполнения валентной оболочки (и достижения электронной конфигурации благородного газа) экзотермично или лишь слегка эндотермично. Чтобы добавить дополнительный электрон в новую подоболочку , требуется огромная энергия — больше, чем энергия решетки. Таким образом, мы находим Cl — в ионных соединениях, но не Cl 2 — .
| Соединение | Энергия решетки (кДж / моль) |
|---|---|
| LiF | 1024 |
| LiI | 744 |
| NaF | 911 |
| NaCl | 788 |
| NaI | 693 |
| KF | 815 |
| KBr | 682 |
| КИ | 641 |
| MgF 2 | 2910 |
| SrCl 2 | 2130 |
| MgO | 3938 |
Это количество энергии может компенсировать такие большие значения, как I 3 для валентных электронов (т.е.е. может удалить до 3 валентных электронов). Поскольку для большинства переходных металлов требуется удаление более 3 электронов для достижения сердцевины из благородного газа, они не встречаются в ионных соединениях с сердцевиной из благородного газа. Переходный металл всегда сначала теряет электроны из более высокой подоболочки «s», а затем теряет электроны из нижней d-подоболочки. (Оставшиеся электроны в незаполненной d подоболочке являются причиной ярких цветов, наблюдаемых во многих соединениях переходных металлов!) Например, ионы железа , а не образуют ядро благородного газа:
- Fe: [Ar] 4s 2 3d 6
- Fe 2+ : [Ar] 3d 6
- Fe 3+ : [Ar] 3d 5
Некоторые ионы металлов могут образовывать ядро псевдо благородного газа (и быть бесцветными), например:
- Ag: [Kr] 5s 1 4d 10 Ag + [Kr] 4d 10 Соединение: AgCl
- Cd: [Kr] 5s 2 4d 10 Cd 2+ [Kr] 4d 10 Соединение: CdS
Валентные электроны не подчиняются «правилу октетов» в этом случае (ограничение полезности этого правила).Примечание: атомы серебра и кадмия потеряли 5s-электроны при достижении ионного состояния.
Когда из атома образуется положительный ион, всегда электронов теряются первыми из подоболочки с наибольшим главным квантовым числом
Многоатомные ионы
Не все ионные соединения образуются только из двух элементов. Существует много многоатомных ионов , в которых два или более атома связаны ковалентными связями. Они образуют стабильную группу, несущую заряд (положительный или отрицательный).Группа атомов в целом действует как заряженная разновидность, образуя ионное соединение с противоположно заряженным ионом. Многоатомные ионы могут быть как положительными, так и отрицательными, например:
- NH 4 + (аммоний) = катион
- SO 4 2- (сульфат) = анион
Принципы ионной связи с многоатомными ионами такие же, как и с одноатомными ионами. Противоположно заряженные ионы объединяются, образуя кристаллическую решетку, высвобождая энергию решетки.В зависимости от формы и заряда многоатомных ионов эти соединения могут образовывать кристаллические решетки с интересными и сложными структурами.
Список положительных и отрицательных ионов
Каждый из элементов периодической таблицы способен образовывать ион. Ионы — это атомы, которые имеют положительный или отрицательный заряд и участвуют в процессе ионной связи с образованием соединения. Не все соединения являются ионными, но все атомы способны образовывать ион.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Ионы — электрически заряженные атомы — могут нести положительный или отрицательный заряд.Положительные ионы — это катионы, обычно такие металлы, как медь или натрий. Отрицательно заряженные ионы — это анионы, образованные из неметаллических элементов, таких как кислород и сера.
Образование ионов
Все атомы содержат компоненты, называемые субатомными частицами. Нейтроны — это нейтральные частицы, которые находятся в ядре атома вместе с положительно заряженными протонами. Число протонов определяет идентичность элемента атома, а нейтроны помогают определить конкретный изотоп атома.Электроны заряжены отрицательно и свободно вращаются вокруг ядра по трехмерным орбиталям. Способность электронов перемещаться по орбиталям и прыгать от атома к атому способствует процессу образования ионов. Атомы отдают электроны другим атомам, чтобы сформировать положительно заряженные ионы, называемые катионами, а атомы, которые собирают дополнительные электроны от других атомов, образуют отрицательно заряженные ионы, называемые анионами.
Катионы
Катионы образуются из атомов металлов, таких как медь, золото, серебро и натрий.Это составляет около двух третей всей таблицы Менделеева. Потеря электронов превратит нейтральный атом в положительный, когда в атоме будет больше протонов, чем электронов, оставшихся в атоме. Металлы являются отличными проводниками электричества из-за того, что электроны легко перемещаются от одного атома к другому, неся вместе с собой электрическую энергию. Металлы можно найти в группах с 1 по 16 в периодической таблице. Все металлы первой группы образуют катионы с зарядом +1, металлы со второй по 12-ю и 16-ю группы образуют катионы с зарядом +2, металлы тринадцатой и пятнадцатой групп образуют катион +3, а металлы, находящиеся в группе 14, образуют катионы с зарядом +2. +4 катион.
Анионы
Анионы образуются из неметаллических элементов периодической таблицы Менделеева, таких как кислород, сера и углерод. Эти элементы находятся в группах с 13 по 17, и каждый из них получает электроны от других атомов во время процесса ионной связи. Этот выигрыш приводит к большему количеству отрицательно заряженных электронов, чем положительно заряженных протонов в ранее нейтральном атоме. Они не проводят электричество. Неметаллы в группах 13 и 15 каждая образуют катион -3, в то время как неметаллы в группе 14 образуют анионы с зарядом -4.Неметаллы группы 16 образуют анионы с зарядом -2, а каждый галоген группы 17 образует -1 заряженный анион.
Катион против аниона: определение, диаграмма и периодическая таблица
Если атом или атомы имеют сбалансированное количество электронов (отрицательный заряд) и протонов (положительный заряд), они в целом нейтральны. Однако, если они не сбалансированы, с них будет взиматься плата. Эти заряженные частицы называются ионами .
Катион имеет больше протонов, чем электронов, что дает ему чистый положительный заряд.Для образования катиона один или несколько электронов должны быть потеряны, как правило, унесены атомами с более сильным сродством к ним. Число потерянных электронов и, следовательно, заряд иона указываются после химического символа, например серебро (Ag) теряет один электрон и становится Ag + , в то время как цинк (Zn) теряет два электрона и становится Zn 2+ .
Анион имеет больше электронов, чем протонов, что, следовательно, дает ему отрицательный заряд.Для образования аниона необходимо получить один или несколько электронов, обычно оторванных от других атомов с более слабым сродством к ним. Число полученных электронов и, следовательно, заряд иона указывается после химического символа, например хлор (Cl) приобретает один электрон, чтобы стать Cl — , в то время как кислород (O) получает два электрона, чтобы стать O 2-.
Основные различия между катионами и анионами приведены в таблице ниже.
Катион | Анион | |
Заряд | Положительный 0 | |
Катод (отрицательный) | Анод (положительный) | |
Сформирован | Атомы металла | Атомы неметаллов |
| Примеры Натрий (Na + ), железо (Fe 2+ ), аммоний (NH 4 + ) | Хлорид (Cl — ), бромид (Br — ), сульфат ( SO 4 9 0040 2-) |
Металлические атомы относительно свободно удерживают часть своих электронов.Следовательно, они имеют тенденцию терять электроны и образовывать катионы. И наоборот, большинство неметаллических атомов притягивают электроны сильнее, чем металлические атомы, и поэтому получают электроны для образования анионов. Следовательно, когда атомы металлического и неметаллического элемента объединяются, неметаллические атомы стремятся отвести один или несколько электронов от металлических атомов с образованием ионов. Эти противоположно заряженные ионы затем притягиваются друг к другу, образуя ионные связи и производя ионные соединения без общего суммарного заряда. Примеры включают хлорид кальция (CaCl 2 ), йодид калия (KI) и оксид магния (MgO).
Катион против аниона Периодическая таблица Менделеева
Можно предсказать, сформирует ли атом катион или анион, на основе его положения в периодической таблице Менделеева. Галогены всегда образуют анионы, щелочные металлы и щелочноземельные металлы всегда образуют катионы. Большинство других металлов образуют катионы (например, железо, серебро, никель), тогда как большинство других неметаллов обычно образуют анионы (например, кислород, углерод, сера). Однако некоторые элементы способны образовывать как катионы, так и анионы при правильных условиях.Одним из примеров является водород, который может приобретать (H —) или терять (H + ) электрон, образуя гидридные соединения, такие как ZnH 2 (где это анион), и гидронные соединения, такие как H 2 . О (где это катион).
Элементы 18-й группы периодической таблицы Менделеева — «благородные газы», как правило, не образуют ионы из-за расположения их электронов, которое делает их в целом инертными.
Катионы и анионы бывают разных размеров в периодической таблице, как показано в этом видео.
Ионные свойства могут использоваться химиками для различных целей. Ионообменная хроматография, например, полагается на сродство разделяемых молекул к неподвижной фазе на основе их зарядовых свойств, что делает возможным разделение.
Ионные свойства также играют ключевую роль в работе батарей. Батареи имеют два электрода, сделанные из проводящего материала, катод, который является положительным концом, где электрический ток выходит / электроны входят, и анод, где электрический ток входит / электроны уходят.Между электродами находится жидкий электролит или гель, содержащий заряженные частицы — ионы. Когда это ионное вещество вступает в реакцию с электродами, оно генерирует электрический ток. В одноразовых сухих батареях цинк обычно используется в качестве анода, в то время как диоксид марганца является популярным выбором в качестве электролитного катода. Цинковый анод также действует как контейнер для угольно-цинковых батарей, так как он окисляется во время использования, и со временем содержимое может начать вытекать.
Сухая угольно-цинковая батарея (слева) и щелочная батарея (справа).
В аккумуляторных батареях, таких как многие литий-ионные батареи, этот химический процесс обратим, а внутренняя структура отличается, что позволяет заряжать батареи.
Из-за ионных свойств соленой воды ученые в настоящее время стремятся использовать ионный потенциал генерирования электричества градиентов солености, когда соленая и пресная вода смешиваются, в качестве экологически чистого источника энергии для будущего.
Ионы | |
| Протоны и электроны | На каждый протон в атомном центре, где-то на орбитали, будет электрон.Протон несет положительный заряд (+), а электрон несет отрицательный заряд (-), поэтому атомы элементов нейтральны, все положительные заряды нейтрализуют все отрицательные заряды. Атомы отличаются друг от друга количеством содержащихся в них протонов, нейтронов и электронов. Однако их расположение всегда следует одним и тем же принципам. |
| Вопрос стабильности | Водород и гелий иллюстрируют тот факт, что не все атомы обладают одинаковыми свойствами.Оба являются газами, но газообразный водород очень взрывоопасен, тогда как газообразный гелий полностью инертен и не может вступать в какие-либо химические реакции при нормальных обстоятельствах. Атомы водорода имеют один протон в центре и один электрон на самом низком энергетическом уровне. Атомы гелия, с другой стороны, имеют два протона и два электрона на самом низком энергетическом уровне. Самый низкий энергетический уровень заполнен максимальным количеством электронов. Это очень стабильное устройство, и, как следствие, гелий является инертным газом с небольшими химическими свойствами. Водород имеет только один электрон на самом низком уровне энергии. Это очень нестабильное устройство, и газообразный водород претерпевает множество реакций, чтобы достичь стабильной электронной конфигурации, в которой его энергетический уровень либо пуст от электронов, либо заполнен электронами. Атомы наиболее стабильны, когда их внешний энергетический уровень либо пуст от электронов, либо заполнен электронами. |
| Ионы | Атомы натрия имеют 11 электронов.Два из них находятся на самом низком энергетическом уровне, восемь — на втором энергетическом уровне, а затем один электрон — на третьем энергетическом уровне. Это очень нестабильное устройство, и элемент натрия представляет собой смертоносное белое полутвердое вещество с высокой реакционной способностью, которое воспламеняется при контакте с воздухом или прожигает человеческую плоть при контакте. Реактивное вещество. Атомы хлора имеют 17 электронов. Два на низшем уровне, восемь на втором и 7 на третьем энергетическом уровне. Это тоже очень неустойчивое устройство.Этот элемент представляет собой газ при комнатной температуре и использовался во время Первой мировой войны в качестве ядовитого оружия атаки из-за его высокой реактивности с человеческими легкими. Эти два атома созданы друг для друга. Атомы натрия легко отдают единственный электрон на самой внешней орбитали. Этот электрон немедленно улавливается атомом хлора и помещается в последнее пустое пространство на своей внешней орбите. Теперь оба атомных устройства намного стабильнее. У них обоих есть крайние орбитали, заполненные электронами. Однако за эту стабильность приходится платить. Отказавшись от электрона, атом натрия потерял отрицательный электрический заряд. В нем все еще есть все положительно заряженные протоны, поэтому оставшаяся структура больше не является электрически нейтральной. Имеет чистый положительный заряд (+). Точно так же атом хлора получил этот дополнительный отрицательный заряд и никаких дополнительных протонов, поэтому теперь он несет чистый отрицательный заряд (-). Эти новые атомные структуры называются ионами , а процесс электронного обмена называется ионизацией . |
| Ионные связи | Ионные связи — это тип связи, образованный притяжением между противоположно заряженными ионами. Такие связи образуются, когда внешние электроны одного атома (например, натрия) постоянно переносятся на другой атом (например, хлор). Атом, потерявший электрон, становится положительно заряженным ионом (называемым катионом ), а атом, который улавливает лишний электрон, становится отрицательно заряженным ионом (называемым анионом ). Противоположные заряды притягиваются друг к другу, в то время как одинаковые заряды отталкиваются. Таким образом, ионы ориентируются таким образом, что каждый положительный ион оказывается окруженным отрицательными ионами, а каждый отрицательный ион становится окруженным положительными ионами. Ионы располагаются так, что положительные и отрицательные заряды чередуются и уравновешивают друг друга. Хлорид натрия — это твердая пищевая добавка, которая более стабильна, чем любая из составляющих ее частей, все потому, что внешние энергетические уровни ее атомов заполнены электронами. |
| … теперь вы исследуете ionss для себя. | |
Ионы и электрический заряд — Новости о хранении энергии, батареях, изменении климата и окружающей среде
Ионы — это не что иное, как атомы или молекулы с положительным или отрицательным электрическим зарядом.Как мы обсуждали в предыдущем посте, вся материя состоит из атомов. С другой стороны, мы можем сказать, что атом — это наименьшая единица материи, которая может существовать в стабильной форме.
Атом состоит из электронов, протонов и нейтронов. Электронов заряжены отрицательно, а протонов — положительно. Нейтроны нейтральные , т.е. у них нет ни отрицательного, ни положительного заряда. Протоны и нейтроны образуют ядро атома, тогда как электроны вращаются вокруг ядра, как показано на рис. 1.
Рисунок 1: Электроны, вращающиеся вокруг ядра
Итак, атомы состоят из заряженных частиц (а также нейтральных). Когда число этих заряженных частиц одинаково, атом нейтрален. Когда в атоме протонов больше, чем нейтронов, он заряжается положительно. Этот положительно заряженный ион называется катион . Когда в атоме больше электронов, чем протонов, он заряжается отрицательно. Этот отрицательно заряженный ион называется анионом .Есть 4 способа, которыми атом может стать ионом:
- Атом может потерять электрон, чтобы получить положительный заряд
- Атом может получить электрон, чтобы получить отрицательный заряд
- Атом может потерять протон и получить отрицательный заряд
- Атом может набрать протон, чтобы получить положительный заряд
Протоны в 1836 раз тяжелее электронов. Таким образом, атомам легче терять или приобретать электроны, чтобы стать ионами.
Когда молекула (группа связанных вместе атомов) соединяется с атомарным ионом, молекула заряжается и становится ионом.Такие ионы называются молекулярными ионами. Подобно атомному иону, молекулярный ион может быть молекулярным катионом или анионом. Некоторые примеры молекулярных ионов: NH 4 + (аммоний) , OH — (гидроксид) и т. Д.
Ионы — это источники энергии, будь то в человеческом теле или в электрических устройствах. Отрицательные ионы в теле расслабляют и наполняют тело энергией. Литий-ионные аккумуляторы питают все, от мобильного телефона до ноутбука.
Статьи по теме:
Как работают магниты
Аккумуляторы для гибридных автомобилей и электромобилей
Определение ампер, вольт, ватт и омов
Что такое атом
Атомов, Молекул и Ионов — Ионов
Ионов
Ионов для Сосания Крови
Атом нейтрален, что означает, что он содержит такое же количество протонов и электронов.Положительный заряд протонов уравновешивает отрицательный заряд электронов, и, таким образом, общий чистый заряд атома равен нулю.
Просто чтобы сбить с толку, это правило не высечено на камне. В некоторых случаях атомы могут приобретать электрический заряд. Пример, с которым все мы знакомы, — это хорошая старая поваренная соль NaCl. Соединение хлорида натрия имеет положительно заряженный атом натрия и отрицательно заряженный атом хлорида. Эти атомы, которые имеют нейтральный заряд на , а не на , называются ионами.
Соль NaCl содержит положительно и отрицательно заряженные атомы, называемые ионами. (Изображение отсюда.)
Идея превращения атома в ион довольно проста. Им просто нужно получить или потерять электрон. Если атом теряет электрон, он также теряет отрицательный заряд (и становится заряженным положительно). Положительные ионы называются катионами . Если атом получает электрон, он также получает отрицательный заряд (и становится отрицательно заряженным) и называется анионом .
Рассмотрим NaCl подробнее. У атома натрия 11 протонов и 11 электронов. Имеет нейтральный заряд. Ион Na + образуется в результате потери одного электрона. Поскольку он потерял электрон, у него больше протонов, чем электронов; общий заряд катиона натрия положительный. Мы всегда считали полезным рассматривать букву «t» в катионе как знак +. Аналогичным образом ион Cl — образуется за счет усиления одного электрона. Поскольку он получил электрон, в нем больше электронов, чем протонов, поэтому общий заряд хлорид-аниона отрицательный.
Если вам интересно, хлорид натрия называется ионным соединением , потому что он образован из катионов и анионов.
Поваренная соль хлорид натрия представляет собой ионное соединение. (Изображение отсюда.)
На самом деле атом может потерять или получить более одного электрона. Если атом теряет более одного электрона, он становится многократно положительно или отрицательно заряженным. Некоторые примеры: Mg +2 , Fe +3 и N -3 .
Одно- или многозарядные ионы называются одноатомными ионами .Это означает, что ионы, такие как Mg +2 и Na +1 , будут включены в семейную праздничную карту одноатомных ионов.
Есть ионы, в которых два или более атома объединяются в чистые положительно или отрицательно заряженные частицы. Эти ионы называются многоатомными ионами , и они включают гидроксид-ион (OH —), цианид-ион (CN —) и ион аммония (NH 4 + ).
В качестве дополнительной пищи для размышлений было бы полезно знать, что металлы имеют тенденцию к образованию катионов, а неметаллы — к образованию анионов.
Brain Snack
Кот-химик, как мы тебя любим.
Образование ионов — Ионные соединения — GCSE Chemistry (Single Science) Revision — Other
Ионы — это электрически заряженные частицы, образующиеся, когда атомы теряют или приобретают электроны. Эта потеря или усиление оставляет полную внешнюю оболочку, поэтому электронная структура иона такая же, как у благородного газа (такого как гелий, неон или аргон).
Атомы металлов и атомы неметаллов при ионизации делают разные вещи.
Атомы металла теряют электрон или электроны на самом высоком уровне энергии, а становятся положительно заряженными ионами .
Положительно заряженные ионы натрия и алюминияАтомы неметаллов приобретают электрон или электроны до становятся отрицательно заряженными ионами .
Отрицательно заряженные ионы оксида и хлоридаЗаряды на ионах
Существует быстрый способ определить, каким должен быть заряд на ионе:
- количество зарядов на ионе, образованном металлом равно , равно номер группы металла
- количество зарядов на ионе, образованном неметаллом , равно номеру группы минус восемь
- водородных форм H + ионов
| Группа 1 | Группа 2 | Группа 3 | Группа 4 | Группа 5 | Группа 6 | Группа 7 | Группа 0 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Элемент примера | Na | Mg | N | O | Cl | He | ||
| Заряд | + | 2+ | 3+ | Примечание 1 | 3- 9029 4 | 2- | — | Примечание 2 |
| Символ иона | Na + | Mg 2+ | Al 3+ | 4 4 4 4 4 4 3- | O 2- | Cl — | Примечание 2 |
Примечание 1 : Углерод и кремний в группе 4 обычно образуют ковалентные связи, разделяя электроны.
Примечание 2 : Элементы группы 0 не вступают в реакцию с другими элементами с образованием ионов.
Зная заряды ионов, можно вычислить формулу ионного соединения. Например, любому соединению элемента в группе 2 с элементом в группе 7 потребуются два иона группы 7 (X —), чтобы сбалансировать два положительных заряда на ионе группы 2 (M 2+ ). Таким образом, формула будет MX 2 .